Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Исследование посвящено изучению закономерностей пространственного распределения углерода ор-ганических веществ в верхнем минеральном слое лесных почв лесостепной зоны Воронежской области. Прове-ден системный отбор проб почв на глубину 0–10 сантиметров с учётом парцеллярной структуры двух кон-трастных лесных фитоценозов: соснового бора (Pinus sylvestris L.) с участием дуба черешчатого (Quercus robur L.) и полидоминантного лиственного леса с дуба черешчатого (Q. robur L.), клена остролистного (Acer plat-anoides L.) и липы мелколистной (Tilia cordata Mill.). Анализ химического состава почв проводился методом высокотемпературного каталитического сжигания для определения содержания углерода. Полученные данные показывают, что содержание углерода в серогумусовых почвах, сформировавшихся под фитоценозом хвойно-го леса, варьирует преимущественно от 1,5 до 2,0 %, тогда как в серогумусовых глееватых почвах дубравы достигает 2,8–3,0 %. Максимальные показатели запасов углерода, до 25 тС/га, выявлены на участках дубра-вы. При сравнении нескольких групп парцелл в пределах каждого насаждения достоверных различий не обна-ружено (p > 0,05). Выявлена лишь тенденция к повышению запасов углерода при увеличении участия листвен-ных пород в составе древостоя. Показано также, что запасы углерода в почвах в пределах тессеры изменяются лишь незначительно при переходе от зоны ствола к межкроновому пространству, при этом не выявлены досто-верные различия между приствольными, подкроновыми и межкроновыми участками. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что преобладание определенных видов древесных пород и связанных с ними кустарников подлеска и живого напочвенного покрова влияет на общий диапазон колебаний содержания и запасов углерода, однако не дает оснований говорить о четком закономерном распределении запасов углеро-да в почвах в пределах отдельных парцелл.
углерод органического вещества почвы, лесные почвы, лесостепная зона, структура фитоценоза, парцеллярная организация, тессеры, пространственное распределение.
1. IPCC. Sections. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee, J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland. – 2023. – pp. 35–115. DOI: https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647
2. Stavi I., Lal R. Agroforestry and biochar to offset climate change: a review. Agronomy for Sustainable Devel-opment. 2013; 33(1): 81–96. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-012-0081-1
3. Lal R. Carbon sequestration. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2008; 363(1492): 815–830. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2007.2185
4. Calvo De Anta R., Luís E., Febrero-Bande M., Galiñanes J., Macías F., Ortíz R., Casás F. Soil organic car-bon in peninsular Spain: Influence of environmental factors and spatial distribution. Geoderma. 2020; 370: 114365. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114365
5. Дылис Н.В. Структура лесного биогеоценоза: Комаровские чтения, XXI. – Москва: Наука, 1969. – 55 с.
6. Уранов А.А. Фитогенное поле. Проблемы современной ботаники. Т. 1. – М.–Л.: Наука, 1965. – С. 251–254.
7. Zaharescu D.G., Burghelea C.I., Dontsova K., Reinhard C.T., Chorover J., Lybrand R. Biological Weather-ing in the Terrestrial System: An Evolutionary Perspective. In: Geophysical Monograph Series / K. Dontsova, Z. Balogh-Brunstad, G. Le Roux (eds.). – Wiley, 2020. – P. 1–32. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119413332.ch1
8. Hooper D.U., Bignell D.E., Brown V.K., Brussard L., Mark Dangerfield J., Wall D.H., Wardle D.A., Cole-man D.C., Giller K.E., Lavelle P., Van Der Putten W.H., De Ruiter P.C., Rusek J., Silver W.L., Tiedje J.M., Wolters V. Interactions between Aboveground and Belowground Biodiversity in Terrestrial Ecosystems: Patterns, Mecha-nisms, and Feedbacks. BioScience. 2000; 50(12): 1049. DOI: https://doi.org/10.1641/0006-3568(2000)050[1049:IBAABB]2.0.CO;2
9. Vanbergen A.J., Watt A.D., Mitchell R., Truscott A.-M., Palmer S.C.F., Ivits E., Eggleton P., Jones T.H., Sousa J.P. Scale-specific correlations between habitat heterogeneity and soil fauna diversity along a landscape structure gradient. Oecologia. 2007; 153(3): 713–725. DOI: https://doi.org/10.1007/s00442-007-0766-3
10. Карпачевский Л.О., Ашинов Ю.Н., Березин Л.В. Курс лесного почвоведения. – Майкоп: Аякс, 2009. – 345 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23114990
11. Лукина Н.В., Орлова М.А., Исаева Л.Г. Плодородие лесных почв как основа взаимосвязи почва-растительность. Лесоведение. – 2010. – № 5. – С. 45–56. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15201407
12. Орлова М.А., Лукина Н.В., Кульпина Т.С., Камаев И.О., Смирнов В.Э., Кравченко Т.В. Мозаич-ность лесных биогеоценозов и продуктивность почв. Лесоведение. – 2011. – № 6. – С. 39–48. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17097643
13. Арчегова И.Б., Кузнецова Е.Г. Влияние древесных растений на химический состав атмосферных осадков в процессе восстановления среднетаежных лесов. Лесоведение. – 2011. – № 3. – С. 34–43. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16367346
14. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. – Москва: Лесная промышленность, 1981. – 264 с.
15. Luyssaert S., Schulze E.-D., Börner A., Knohl A., Hessenmöller D., Law B.E., Ciais P., Grace J. Old-growth forests as global carbon sinks. Nature. 2008; 455(7210): 213–215. DOI: https://doi.org/10.1038/nature07276
16. Angst G., Messinger J., Greiner M., Häusler W., Hertel D., Kirfel K., Kögel-Knabner I., Leuschner C., Re-themeyer J., Mueller C.W. Soil organic carbon stocks in topsoil and subsoil controlled by parent material, carbon input in the rhizosphere, and microbial-derived compounds. Soil Biology and Biochemistry. 2018; 122: 19–30. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.03.026
17. Poorter L., Craven D., Jakovac C.C., Van Der Sande M.T., Amissah L., Hérault B., et al. Multidimen-sional tropical forest recovery. Science. 2021; 374(6573): 1370–1376. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3629
18. Heinrich V.H.A., Vancutsem C., Dalagnol R., Rosan T.M., Fawcett D., Silva-Junior C.H.L., Cassol H.L.G., Achard F., Jucker T., Silva C.A., House J., Sitch S., Hales T.C., Aragão L.E.O.C. The carbon sink of sec-ondary and degraded humid tropical forests. Nature. 2023; 615(7952): 436–442. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05679-w
19. Cao J., Wang X., Tian Y., Wen Z., Zha T. Pattern of carbon allocation across three different stages of stand development of a Chinese pine (Pinus tabulaeformis) forest. Ecological Research. 2012; 27(5): 883–892. DOI: https://doi.org/10.1007/s11284-012-0965-1
20. Li S., Su J., Liu W., Lang X., Huang X., Jia C., Zhang Z., Tong Q. Changes in Biomass Carbon and Soil Or-ganic Carbon Stocks following the Conversion from a Secondary Coniferous Forest to a Pine Plantation. PLOS ONE. 2015; 10(9): e0135946. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0135946
21. Sariyildiz T., Savaci G., Kravkaz I. Effects of tree species, stand age and land-use change on soil carbon and nitrogen stock rates in northwestern Turkey. iForest - Biogeosciences and Forestry. 2016; 9(1): 165–170. DOI: https://doi.org/10.3832/ifor1567-008
22. Balesdent J., Chenu C., Balabane M. Relationship of soil organic matter dynamics to physical protection and tillage. Soil and Tillage Research. 2000; 53(3–4): 215–230. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-1987(99)00107-5
23. Подвезенная М.А., Рыжова И.М. Зависимость вариабельности запасов углерода в почве от простран-ственной структуры растительного покрова лесных биогеоценозов. Вестник Московского Университета. Се-рия 17: Почвоведение. – 2010. – № 4. – С. 3–9. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16903495
24. Mayer S., Wiesmeier M., Sakamoto E., Hübner R., Cardinael R., Kühnel A., Kögel-Knabner I. Soil organic carbon sequestration in temperate agroforestry systems – A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2022; 323: 107689. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2021.107689
25. Osei R., Del Río M., Ruiz-Peinado R., Titeux H., Bielak K., Bravo F., Collet C., Cools C., Cornelis J.-T., Drössler L., Heym M., Korboulewsky N., Löf M., Muys B., Najib Y., Nothdurft A., Pretzsch H., Skrzyszewski J., Pon-ette Q. The distribution of carbon stocks between tree woody biomass and soil differs between Scots pine and broad-leaved species (beech, oak) in European forests. European Journal of Forest Research. 2022; 141(3): 467–480. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-022-01453-9
26. Getino-Álvarez M., San-Martin R., Pretzsch H., Pach M., Bravo F., Turrión M.-B. Assessing soil C stock and C to N ratio of soil organic matter under mixed pine-beech forests at different scales. European Journal of Forest Re-search. 2023; 142(5): 1081–1098. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-023-01578-5
27. Dawud S.M., Raulund-Rasmussen K., Domisch T., Finér L., Jaroszewicz B., Vesterdal L. Is Tree Species Di-versity or Species Identity the More Important Driver of Soil Carbon Stocks, C/N Ratio, and pH? Ecosystems. 2016; 19(4): 645–660. DOI: https://doi.org/10.1007/s10021-016-9958-1
28. López-Marcos D., Martínez-Ruiz C., Turrión M.-B., Jonard M., Titeux H., Ponette Q., Bravo F. Soil carbon stocks and exchangeable cations in monospecific and mixed pine forests. European Journal of Forest Research. 2018; 137(6): 831–847. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-018-1143-y
29. Shi Y., Baumann F., Ma Y., Song C., Kühn P., Scholten T., He J.-S. Organic and inorganic carbon in the top-soil of the Mongolian and Tibetan grasslands: pattern, control and implications. Biogeosciences. 2012; 9(6): 2287–2299. DOI: https://doi.org/10.5194/bg-9-2287-2012
30. Simons C.H., Williams R.A. Influence of Oak and Maple Species on Soil Carbon: A Case Study. Agricultural Research and Technology. 2024; 28(4): 556419
31. Vesterdal L., Clarke N., Sigurdsson B.D., Gundersen P. Do tree species influence soil carbon stocks in temper-ate and boreal forests? Forest Ecology and Management. 2013; 309: 4–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.01.017
32. Boča A., Van Miegroet H., Gruselle M.-C. Forest Overstory Effect on Soil Organic Carbon Storage: A Meta‐analysis. Soil Science Society of America Journal. 2014; 78(S1). DOI: https://doi.org/10.2136/sssaj2013.08.0332nafsc
33. Peng Y., Schmidt I.K., Zheng H., Heděnec P., Bachega L.R., Yue K., Wu F., Vesterdal L. Tree species effects on topsoil carbon stock and concentration are mediated by tree species type, mycorrhizal association, and N-fixing ability at the global scale. Forest Ecology and Management. 2020; 478: 118510. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118510
34. Fleck S., Eickenscheidt N., Ahrends B., Evers J., Grüneberg E., Ziche D., Höhle J., Schmitz A., Weis W., Schmidt-Walter P., Andreae H., Wellbrock N. Nitrogen Status and Dynamics in German Forest Soils. In: Status and Dynamics of Forests in Germany: Ecological Studies / N. Wellbrock, A. Bolte (eds.). – Cham: Springer International Publishing, 2019. – Vol. 237. – P. 123–166. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-15734-0_5
35. Rodeghiero M., Vesterdal L., Marcolla B., Vescovo L., Aertsen W., Martinez C., Di Cosmo L., Gasparini P., Gianelle D. Soil nitrogen explanatory factors across a range of forest ecosystems and climatic conditions in Ita-ly. Forest Ecology and Management. 2018; 408: 25–35. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.10.039
36. Steffens C., Beer C., Schelfhout S., De Schrijver A., Pfeiffer E., Vesterdal L. Do tree species affect deca-dal changes in soil organic carbon and total nitrogen stocks in Danish common garden experiments? European Journal of Soil Science. 2022; 73(1): e13206. DOI: https://doi.org/10.1111/ejss.13206
37. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1977. – 312 с.
38. Харченко Н.Н., Мельников Е.Е., Миронов Д.С. К вопросу об особенностях сукцессионных про-цессов в порослевых дубравах Центрального Черноземья. Сборник научных статей «Леса, лесной сектор и экология Республики Татарстан». – Казань: Школа, 2007. – Т. 3. – С. 374–376. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22669496
39. Pedrotti E., Rydin H., Ingmar T., Hytteborn H., Turunen P., Granath G. Fine‐scale dynamics and com-munity stability in boreal peatlands: revisiting a fen and a bog in Sweden after 50 years. Ecosphere. 2014; 5(10): 1–24. DOI: https://doi.org/10.1890/ES14-00202.1
40. Ипатов В.С., Журавлева Е.Н., Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю. Фитогенное поле Picea abies, P. obovate (Pinaceae). Ботанический журнал. – 2009. – Т. 94, № 4. – С. 558–568. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17009165
41. Крышень А.М. Фитогенное поле: теория и проявление в природе. Известия АН. Серия биологиче-ская. – 2000. – № 4. – С. 437–443. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23090127
42. Mayer M., Prescott C.E., Abaker W.E.A., Augusto L., Cécillon L., Ferreira G.W.D., James J., Jandl R., Katzensteiner K., Laclau J.-P., Laganière J., Nouvellon Y., Paré D., Stanturf J.A., Vanguelova E.I., Vesterdal L. Tamm Review: Influence of forest management activities on soil organic carbon stocks: A knowledge synthesis. Forest Ecology and Management. 2020; 466: 118127. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118127
43. Vesterdal L., Clarke N., Sigurdsson B.D., Gundersen P. Do tree species influence soil carbon stocks in temperate and boreal forests? Forest Ecology and Management. 2013; 309: 4–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.01.017
44. Dorrepaal E., Cornelissen J.H.C., Aerts R., Wallén B., Van Logtestijn R.S.P. Are growth forms consistent predictors of leaf litter quality and decomposability across peatlands along a latitudinal gradient? Journal of Ecology. 2005; 93(4): 817–828. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2005.01024.x
45. Lang S.I., Cornelissen J.H.C., Klahn T., Van Logtestijn R.S.P., Broekman R., Schweikert W., Aerts R. An experimental comparison of chemical traits and litter decomposition rates in a diverse range of subarctic bryo-phyte, lichen and vascular plant species. Journal of Ecology. 2009; 97(5): 886–900. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2009.01538.x
46. Straková P., Niemi R.M., Freeman C., Peltoniemi K., Toberman H., Heiskanen I., Fritze H., Laiho R. Lit-ter type affects the activity of aerobic decomposers in a boreal peatland more than site nutrient and water table regimes. Biogeosciences. 2011; 8(9): 2741–2755. DOI: https://doi.org/10.5194/bg-8-2741-2011
